复杂井固井技术进展及应用设计

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1、复杂井固井技术进展及应用设计,报告提纲,中石油固井现状、面临挑战及开展研究工作的建议 复杂井固井应用设计,复杂井固井技术进展及应用设计,中石油固井近年来主要技术进展 中石油固井技术面临的挑战 下步研究方向及思路 开展研究工作的建议,中石油固井现状、面临挑战及开展研究工作的建议,一、国外固井近年来主要技术进展,固井发展的四个阶段,1、发明固井方法,2、固井工艺方法,浮鞋、浮箍、扶正器、胶塞 分级固井、尾管固井等 注水泥、下灰装置得到发展,水泥种类 降失水剂、缓凝剂、分散剂 冲洗液及隔离液 外掺料,3、外加剂,4、水泥石改性、智能化及信息化,斯伦贝谢FLEXSTONE 哈里伯顿的ElastiCem

2、与ElastiSeal水泥浆,国内先引进水泥车（CPT986）及固井工具，后为外加剂，目前为弹塑性水泥,水泥石几个致命缺点,国内外早期固井现场施工,自1903年开始固井以来，经过固井工作者100多年的努力，固井技术有了很大进步，在固井工艺、水泥及外加剂、固井工具及附件、固井装备等方面均有了较快的发展，形成了适应不同地质及钻井条件的配套固井技术，基本满足了不同条件下固井的需要,一、国外固井近年来主要技术进展,国外固井技术进展,一、国外固井近年来主要技术进展,固井装备,水泥浆体系,顶替效率模拟,固井智能化,井筒完整性分析,一、国外固井近年来主要技术进展,固井附件及固井工具,国外固井技术进展,斯伦贝

3、谢公司固井设计及监测软件 CemCADE固井设计软件 TDAS油管及套管设计与分析软件 WELLCLEAN顶替效率模拟软件 CemSTRESS应力分析软件 CemACT固井监测软件 InterACT数据实时传输软件 BJ公司的CEM FACTS PLUS 固井设计、固井优化、实时监测与数据采集 固井结束后的总结 哈里伯顿注水泥设计及模拟系统OptiCem RT 反演井下水泥浆的实时位置 实时反演环空及薄弱点的ECD,保证安全施工 对比设计及施工的泵压，以便其他井进行修正,一、国外固井近年来主要技术进展,国外固井技术进展,随着石油天然气的不断开发利用，逐渐转向深层、复杂气藏、海洋以及低渗透、非常

4、规油气的开采利用。为了满足复杂深层油气藏、高酸性油气藏、稠油油藏、海洋深水油藏、非常规油气藏、储气库（枯竭气藏、盐穴）、老油藏挖潜及海外复杂油气勘探开发的需要，经过多年的攻关研究，特别是“十二五”以来的攻关研究，固井技术已经取得了长足的发展，基本形成了系列配套的固井材料、工具及相应的固井工艺技术,二、中石油固井近年来主要技术进展,深井超深井固井技术 有针对性的井眼准备及通井措施 套管安全下入技术 高性能的抗高温、高密度水泥浆体系 窄间隙高密度钻井液条件下提高顶替效率的措施 固井综合压稳、平衡压力固井技术 保证固井施工安全的措施 复杂天然气固井技术 防气窜理论 防气窜评价方法 防窜固井工艺 防窜

5、水泥浆体系 平衡压力固井技术 水泥浆防窜性测试仪器,1、固井工艺,新疆及川东北几个油气田平均井深,二、中石油固井近年来主要技术进展,水平井及大位移井固井技术 固井优化设计 套管安全下入技术（漂浮下套管技术） 保证套管居中及提高顶替效率的措施 低失水微膨胀及胶乳水泥浆体系等 大尺寸井眼大温差长封固段一次上返固井技术 紊流冲洗液配合加重隔离液提高顶替效率 优选强度发展快低失水微膨胀水泥浆，保证对环空的有效封隔 优选高性能敏感性低的缓凝剂与降失水剂，实现了大温差长封固段固井 采用双密度、双凝水泥浆，配合环空加回压技术，实现平衡压力固井,1、固井工艺,中石油完成水平井情况,二、中石油固井近年来主要技术

6、进展,特色固井水泥浆及前置液体系,高强度低密度水泥浆体系,高温深井水泥浆体系,高密度及超高密度水泥浆体系,短候凝水泥浆体系,防窜水泥浆体系,抗盐水泥浆体系,胶乳水泥浆体系,防漏水泥浆体系,防腐蚀水泥浆体系,韧性膨胀水泥浆体系,大温差水泥浆体系,新型化学泡沫水泥浆体系,MTC、多功能钻井液体系,冲洗液、隔离液体系,2、外加剂及水泥浆体系,二、中石油固井近年来主要技术进展,大温差及配套系列缓凝剂获得突破,DRH-100L大温差缓凝剂，适用温度50120 DRH-200L、BCR-260L大温差缓凝剂，适用温度80180 DRH-310S、DRH-320S大温差缓凝剂，适用温度90190,2、外加剂

7、及水泥浆体系,开发的大温差水泥浆体系适用温度范围宽，适用温差范围广，水泥浆柱顶部强度发展快，有利于保证深井长封固段大温差固井质量，近3年来共应用近700口井,二、中石油固井近年来主要技术进展,开发了3种水泥石增韧材料（DRT-100L、DRT-100S、DRE-100S），形成了2套（中温、高温）韧性水泥浆体系，最高使用温度可达200，水泥石弹性模量较常规水泥石降低20%-40%。韧性水泥技术总体水平国内领先，替代了进口，在华北、大港、长庆储气库及页岩气等成功应用30多口井,国内外韧性水泥性能对比,DR系列增韧材料,DRE韧性膨胀水泥浆体系取得重要进展,二、中石油固井近年来主要技术进展,PVA

8、（聚乙烯醇类）类降失水剂已经成熟，用量大幅上升 AMPS类降失水剂克服了鼓包、包芯及高温稳定问题 胶乳水泥浆抗温及抗盐能力得到提高 抗温达190、抗盐达15、密度范围为2.02.6g/cm3 开发了防CO2腐蚀材料，形成了防腐蚀水泥浆体系 磷酸盐水泥室内研究获得突破 自修复固井材料开始研究，有初步进展,2、外加剂及水泥浆体系,二、中石油固井近年来主要技术进展,尾管悬挂器、分级箍等常规固井工具及附件已经形成系列，替代进口 自膨胀材料及自膨胀封隔器取得突破（防窜自膨胀封隔器、代替固井自膨胀封隔器）,3、固井工具及附件,二、中石油固井近年来主要技术进展,尾管悬挂器开发获得新进展,随位自动 脱挂旋转

9、尾管悬挂器,旋转尾管悬挂器,可控尾管悬挂器,可膨胀尾管 悬挂器获得 规模商业应用,常规固井工具基本满足现场需求，旋转尾管悬挂器、膨胀尾管悬挂器获得新进展,3、固井工具及附件,二、中石油固井近年来主要技术进展,各油田固井装备水平（水泥车、干混及批混装置）得到进一步提高，水泥车进行了的更新换代,4、固井装备,密度自动控制、批次混配系统得到普遍应用,固井质量智能化控制系统取得初步进展,二、中石油固井近年来主要技术进展,油井管自给率已经从20022007年一直徘徊在85左右提高到2010年的97%。产品在全面覆盖API 5DP和5CT的基础上，也开发了系列的非API钢级和特殊螺纹接头油井管 塔里木油田

10、设计开发了一套新型尺寸系列井身结构（塔标），采用51/2套管完井，确保4-1/2套管完井，满足了勘探开发需要,深井超深井用油套管,5、油套管,二、中石油固井近年来主要技术进展,环空带压理论模型建立及技术应用 紧密堆积水泥浆体系研究 水泥环不收缩及弹塑性改造 固井技术的信息化、智能化、集成化,6、固井基础研究,二、中石油固井近年来主要技术进展,持续研究,报告提纲,一、中石油固井近年来主要技术进展 二、中石油固井技术面临的挑战 三、下步研究方向及思路 四、开展研究工作的建议,4大工程 大庆油田4000万吨稳产 长庆油田5000万吨上产，建成“西部大庆” 建成“新疆大庆”（3300+1540+400

11、） 川渝地区300亿方上产 3大接替领域 页岩气，煤层气，海洋 2个“半壁江山” 天然气占总量50% 海外产量占总量50% 1个“牛鼻子” 提高单井产量,十二五CNPC上游业务的“4321”目标,二、中石油固井技术面临的挑战,中国石油2000-2008年完成井数与进尺情况对比图,近几年，为满足储量高峰期工程和保持油气产量箭头朝上的需要，钻井工作量持续快速增长，屡创历史新高，2011年钻井进尺较2005年增加87.7，深井超深井及复杂天然气井越来越多,中国石油近年来完成井数与进尺情况对比,中国石油国内原油产量变化情况,二、中石油固井技术面临的挑战,煤层气,深水 深层,石油天然气 勘探开发钻井 领

12、域不断扩展,致密气 致密油,页岩气,重油、油砂,极地,页岩油,可燃冰计划,二、中石油固井技术面临的挑战,高温高压分布广泛 我国的几大油气区如新疆的塔里木盆地、准噶尔盆地、川渝地区、松辽深层，以及中亚的乌兹别克斯坦、土库曼斯坦，均存在着高温高压问题，一般井深在4500-7000m，井温在150-240，压力在100-150MPa以上 松辽深层地区地温梯度4/100m，4500m井深地温超过180 乌兹别克斯坦的费尔甘纳盆地地层压力达到了140MPa以上,1、复杂深井超深井固井技术,二、中石油固井技术面临的挑战,复杂地层分布广泛 如塔里木盆地的窄密度窗口、易漏层，塔里木油田、乌兹别克斯坦、土库曼斯

13、坦的巨厚盐膏层等,盐膏层：A区盐膏层厚度450米左右，B区盐膏层厚度900米左右。上下盐层为纯盐层，局部含有高压盐水层。,阿姆河右岸气田盐层分布,塔里木油田大北气田古近系对比图,1、复杂深井超深井固井技术,二、中石油固井技术面临的挑战,井漏和窄密度窗口的漏喷对固井的挑战,低压漏失井、窄安全密度窗口井堵漏存在较大难度，提高地层承压能力困难；国内防漏外加剂、防漏水泥浆体系及配套施工工艺一方面不能保障施工安全，另一方面封固质量不能满足要求,迪那地区目的层裂缝发育,川渝地区多层压力体系，高低压力相间，喷漏共存,1、复杂深井超深井固井技术,二、中石油固井技术面临的挑战,2、复杂天然气井固井技术,在阿姆河

14、右岸气田前期统计的193口井中，带压井39口，占总井数的20.2%；固井时发生气窜有14口，占总井数的7.3%,环空带压对天然气井长期安全生产的挑战,国内目前深层气井环空气窜和带压问题突出，严重影响了天然气井生产和安全，如川渝地区、塔里木油田、松辽深层天然气、土库曼斯坦，部分页岩气、储气库井等,二、中石油固井技术面临的挑战,酸性气体分布广泛 松辽盆地深层高含CO2，川渝地区、土库曼斯坦高含H2S,3、酸性气藏固井技术,含H2S和CO2气体对水泥石、套管及工具具有腐蚀作用，目前在高含H2S、深层高含CO2防腐抗温固井技术还很不完善，不同地层流体介质情况下对水泥石强度、寿命的影响还缺乏研究,二、中

15、石油固井技术面临的挑战,直井 水平井 直井压裂 水平井压裂,水平井钻井技术实现储层接触最大化，增加可动用储量，增加单井产量 尤其是水平井多段压裂技术的突破，推动水平井技术再上新台阶,4、页岩气固井技术,水平井固井质量不理想，压裂过程中都出现了一定的复杂（桥塞遇阻），可能与固井质量有一定关系，水平井生产套管固井质量直接影响分段压裂与井筒完整性,我国主要盆地和地区的页岩气资源量为（15-30）1012m3 ，具有良好的发展前景,二、中石油固井技术面临的挑战,5、致密油气固井技术,国外页岩气、致密油主要采用“水平井+多段压裂”的开发方式，大幅度提高了单井产量，推动了非常规油气藏有效开发体积压裂对水平

16、井固井质量及水泥环密封性能要求高，目前部分井水平段固井质量优良率低，体积压裂施工风险高，存在压窜可能，需要开展提高水平段固井质量研究,中国致密砂岩气资源量约为12万亿立方米，展望未来20年中国天然气产量构成前景，预计到2030年，非常规天然气的产量占到天然气总产量的50%以上，致密砂岩气将为之做出巨大贡献,二、中石油固井技术面临的挑战,储气库建设已经列入中国天然气安全稳定供气的重点工程。 “十二五”期间建成天然气年工作气量130亿方，第一批已进入尾声，第二批正在启动,6、储气库固井技术,第一批建设的储气库,第二批启动的储气库,二、中石油固井技术面临的挑战,保证井筒长期注采密封性是保证储气库长寿命、安全运行的关键，难度大，技术要求高,华北油田储气库固井难点 储层埋藏深（35005300米） 地层温度高（110 157 0C ） 地层情况复杂（坍塌、漏失） 气藏亏空严重（0.18 0.95 ） 一井出问题，整气库报废,储气库井一次固井质量要求高 运行时需要承受注、采交变载荷，对井筒密封性能（管串、水泥环）要求高 单井封隔质量差，影响整个井组安全运行 窜气、带压处理难度大，管理复杂，成本高,